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Mondforschung: Wann erstarrte die Mondkruste?

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Die derzeit am meisten von den Planetenforschern akzeptierte Theorie zur Entstehung des Erdmonds ist, dass er aus der Kollision der Urerde mit einem margroßen Himmelskörper hervorging. Dieser stieß mit der Erde kurz nach der Bildung der Planeten vor 4,56 Milliarden Jahren zusammen. Innerhalb weniger Tage ballte sich das aus der Erde herausgesprengte Material dann zum Mond zusammen. Durch die enorme Energiefreisetzung bei der Kollision war das herausgeschleuderte Material sehr heiß, so dass der junge Mond und auch die Erde von Magmaozeanen überzogen waren, die mehrere hunert Kilometer tief waren. Durch die Abstrahlung der Wärme in den umgebenden Weltraum erstarrten diese aber rasch und überzogen sich mit einer starren Kruste.

Bruchstücke dieses Materials finden sich in den hellen Mondhochländern auf der Mondvorderseite und wurden von den Astronauten der Apollo-Missionen in den Jahren 1969 bis 1972 eingesammelt. Es handelt sich um ein silikatisches Gestein, das als eisenhaltiger Anorthosit bezeichnet wird. Ein Anorthosit besteht zu mehr als 90 Volumenprozent aus Feldspäten der Plagioklas-Gruppe, darunter vorherrschend das namensgebende Mineral Anorthit. Den Rest bilden Minerale der Pyroxen-Gruppe.

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Lunarer Magmaozean | Nach den derzeit gültigen Vorstellungen umgab kurz nach der Bildung des Mondes ein viele hundert Kilometer tiefer Magmaozean den metallischen Kern des jungen Himmelskörpers (linkes Teilbild). Durch die Wärmeabgabe an den umgebenden Weltraum erstarrte die äußerste Schicht sehr rasch, während schwere eisenhaltige Silikatminerale der Pyroxen-Gruppe auskristallisierten und unter dem Einfluss der Mondschwerkraft nach unten absanken (Mitte). Sie bildeten dort den Mondmantel. Durch das Absinken der Pyroxene änderte sich die chemische Zusammensetzung der verbleibenden Schmelze, an deren Oberfläche vergleichsweise leichte Minerale der Feldspatgruppe auskristallisierten, die nach oben stiegen und eine Kruste bildeten (rechtes Teilbild). Sie wird nach dem vorherrschenden Feldspat Anorthit als Anorthosit bezeichnet und ist das Gestein der hellen Mondhochländer.
Bei Anorthositen gehen die Mineralogen davon aus, dass sie Produkte einer so genannten Magmendifferentiation sind. Dabei trennen sich unter dem Einfluss der Schwerkraft die leichteren Minerale von den schwereren, wodurch sich die chemische Zusammenstzung der Schmelze ändert. Die Anorthosite auf dem Mond sind somit der leichtere "Schaum", der sich an der Oberfläche des Magmaozeans gebildet hatte, während die schwereren Minerale nach unten sanken. Diese Entmischung muss kurz nach der Entstehung der Magmaozeane erfolgt sein, da die anorthositische Kruste rasch erstarrte. Somit erwarten die Planetenforscher Erstarrungsalter um 4,5 Milliarden Jahre und es sollte sich um die ältesten Mondgesteine überhaupt handeln.

Eine Forschergruppe um Lars E. Borg am Lawrence Livermore National Laboratory im US-Bundesstaat Kalifornien untersuchte nun einen eisenhaltigen Anorthosit mit der Bezeichnung FAN 60025 genauer und ermittelten ein Erstarrungsalter von 4,36 Milliarden Jahren, also rund 200 Millionen Jahre weniger als das bislang angenommene Entstehungsalter unseres Erdtrabanten. Sie maßen in einem hochempfindlichen Massenspektrometer die Isotopen- und Elementverhältnisse der Elemente Blei, Samarium und Neodym. Frühere Untersuchungen hatten bei den verschiedenen Isotopen- und Elementverhältnissen widersprüchliche Daten geliefert. Durch spezielle weiterentwickelte Analysenverfahren meint die Forschergruppe nun, ein konsistentes Alter für das Gestein gefunden zu haben.

Das deutlich zu geringe Alter von FAN 60025 könnte ein Hinweis darauf sein, dass sich die Kruste der lunaren Hochländer durch magmatische Prozesse gebildet haben, die nicht mit einem Magmaozean in Verbindung standen. Außerdem könnte auch die Annahme, dass die eisenhaltzigen Anorthosite die ältesten Mondgesteine sind, falsch sein. Nun müssen weitere Untersuchungen abgewartet werden, um dieses Problem der Mondforschung zu klären.

Tilmann Althaus

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